НАСА заявляет, что «оптические характеристики зарождающегося космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) … остаются лучше, чем … самый оптимистичный прогноз» после завершения рекордной настройки зеркал.
25 декабря 2021 года ракета Arianespace Ariane 5 с отставанием от графика и бюджета от 7 до 14 лет отправила телескоп Webb в дальний космос. 6,2-тонный (примерно 13 600 фунтов) телескоп JWST был почти в два раза тяжелее при старте, чем культовый космический телескоп НАСА «Хаббл», несмотря на то, что беспрецедентное зеркало, похожее на оригами, заполнено более чем в шесть раз больше, чем общая площадь коллекции Хаббла. Сочетание экстремального уменьшения массы и необычайной сложности, необходимой для запуска такого большого зеркала с Земли с помощью ракеты типа Ariane 5, помогает частично объяснить, почему разработка телескопа Уэбба заняла так много времени (~ 18 лет) и дорого (~ 9,7 миллиарда долларов). , развивать и строить.
Однако, наконец, он был выпущен. Ariane 5 проделал большую часть работы, направив телескоп по траектории — с некоторой помощью бортовых двигателей — которая навела бы его на точку Лагранжа Солнца и L2, расположенную на расстоянии 1,5 миллиона километров (~ 950 000 миль) от Земли. Возможно, к величайшему облегчению в истории космических обсерваторий чрезвычайно сложный процесс развертывания телескопа Уэбба был завершен без единой серьезной проблемы. Через 30 дней после старта полностью развернутый телескоп вышел на рабочую орбиту.
Для сравнения, за последние четыре месяца почти вся работа JWST была сосредоточена на гораздо менее очевидных и гораздо более мелких юстировках и калибровках. Каждый из 18 сегментов главного зеркала JWST медленно, но верно микрометр за микрометром удерживает положение, в то время как большие площади телескопа медленно охлаждаются до температуры окружающей среды, что необходимо для максимальной производительности. В то же время все первоначальные инструменты Уэбба достигли первого света и вступили в ранние этапы калибровки и ввода в эксплуатацию. Только после того, как инструменты тщательно откалиброваны, зеркало идеально выровнено, а важные инструменты охлаждены до температур до -449 ° F (-267 ° C), Уэбб может начать наблюдать Вселенную и произвести революцию в больших областях космической науки.
Первый и самый важный шаг — выравнивание зеркала — завершен. Процесс выравнивания начался в феврале 2022 года, через шесть недель после взлета. Сначала были сделаны снимки со смещенным зеркалом, чтобы точно определить, в каком состоянии оно находилось. Один за другим каждый из 18 сегментов зеркала Уэбба перемещался индивидуально, чтобы определить, за какое изображение отвечает каждое зеркало, что позволяло наземным диспетчерам правильно сфокусировать каждое зеркальное изображение целевой звезды. В процессе, известном как «грубые фазы», после того, как эти 18 оптических точек были хорошо разрешены и прикреплены к определенному сегменту зеркала, сегменты постепенно ориентировались друг над другом для получения единого изображения.
«Грубый» сильно снижает почти непостижимую точность, необходимую для завершения движения. Чтобы полностью раскрыть свой потенциал, каждый сегмент зеркала телескопа Уэбба должен быть выровнен в пределах 50°. нм друг от друга. Согласно НАСА, «если исходное зеркало Уэбба было размером с Соединенные Штаты, то каждый фрагмент был бы размером с Техас, и команде нужно было бы выровнять высоты этих частей размером с Техас друг с другом с точностью до около 1,5 дюйма».
Затем следует тонкое наращивание, включающее набор более эзотерических операций, предназначенных для максимально полной фокусировки зеркала. Затем полученное изображение было изменено, чтобы правильно совместить его с полем зрения каждого из четырех основных научных инструментов Уэбба. Наконец, некоторые этапы семиступенчатого процесса выравнивания были полностью переработаны или усовершенствованы, чтобы оптимизировать зеркало в соответствии с требованиями создателей Earthbound и потенциальных пользователей.
В конце концов, юстировка телескопа Уэбба оказалась необычайно успешной, дав более четкое и чистое изображение, чем «самые оптимистичные прогнозы», сделанные его инженерами. НАСА заявляет, что изображение настолько детализировано, что фактически достигло физического разрешения зеркала размером с телескоп Уэбба, а это означает, что для разрешения любых других деталей ему придется нарушить известные законы физики.
Когда выравнивание зеркал завершено, у JWST осталось только одно серьезное препятствие, прежде чем можно будет начать научную работу: работа устройства. Ввод в эксплуатацию — это всеобъемлющее заявление, охватывающее широкий спектр калибровки, анализа, тестирования и оптимизации, необходимых для проверки того, что четыре основных инструмента JWST ведут себя должным образом и выполняют работу, для которой они предназначены, максимально точно и надежно.
В какой-то момент использование очень сложных научных инструментов становится сродни искусству, и должна быть установлена определенная степень доверия между учеными и их коммерческими инструментами, прежде чем они смогут с уверенностью прибить долото к мрамору и начать копаться в нем. вселенная с беспрецедентной шириной и детализацией. Если операция пройдет так же гладко, как развертывание и выравнивание, команда JWST может быть готова зафиксировать и поделиться первыми реальными наблюдениями Вселенной с помощью телескопа уже в июле 2022 года.
«Интроверт. Мыслитель. Решатель проблем. Злой специалист по пиву. Склонен к приступам апатии. Эксперт по социальным сетям».
More Stories
О многомесячных усилиях НАСА по спасению миссии «Вояджер-1»
Странные пауки распространились по городу инков на Марсе на удивительных снимках
Усовершенствованный солнечный парус НАСА успешно развернут в космосе: ScienceAlert